El misterio del agua lunar: científicos ofrecen claves para colonizar la Luna y Marte
Científicos de la Universidad de California han identificado el origen del agua lunar, un hallazgo crucial para futuras misiones, como la Artemis de la NASA. Este avance acerca a la humanidad al sueño de colonizar la Luna y, eventualmente, Marte.
Por Enrique Coperías
La imagen del cráter Shackleton, una región permanentemente sombreada cerca del polo sur lunar, muestra la elevación (izquierda) y el relieve sombreado (derecha). Los científicos creen que puede haber reservas de hielo de agua en el cráter. Cortesía: NASA/Zuber, M.T. et al., Nature, 2012
A medida que la humanidad visualiza la posibilidad de vivir más allá de la Tierra —en la Luna, Marte y otros destinos cósmicos— las preguntas sobre cómo mantener la vida se centran en las necesidades básicas: oxígeno, alimentos y agua.
Sabemos que existe agua en la Luna, pero ¿cómo localizarla? ¿Está escondida en los cráteres, en zonas permanentemente sombreadas o concentrada en los polos? Identificar con precisión su ubicación podría ofrecer a los astronautas la clave para establecer una presencia exitosa y sostenible en la Luna, algo que hasta ahora ha sido terreno exclusivo de la ciencia ficción.
Investigadores de la Universidad de California en San Diego, en Estados Unidos, están desarrollando herramientas innovadoras para transformar esta fantasía en realidad, como una especie de las dos varillas metálicas que usan los zahorís, para guiar futuras misiones espaciales. Entre ellas, destaca la ambiciosa campaña Artemis de la NASA, cuyo objetivo es explorar y, eventualmente, habitar la Luna.
La «vieja» teoría del agua lunar
Los hallazgos de este trabajo han sido publicados en un número especial de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), titulado Water on the Moon and Mars, con Artemis I como protagonista en la portada. Entre los investigadores firmantes destacan Mark Thiemens, catedrático de Química y Bioquímica en UC San Diego, y su hijo Maxwell Thiemens, investigador de la Universidad Libre de Bruselas y exalumno del Instituto Oceanográfico Scripps.
En 1967, Harold Urey, laureado con el Premio Nobel, y James Arnold, ambos profesores de Química en UC San Diego, estuvieron entre los primeros científicos en analizar las muestras lunares del Apolo 11. Urey fue pionero en lanzar la teoría de que la Luna contenía agua, especialmente en las regiones polares permanentemente sombreadas.
Hoy, los científicos sugieren que el agua lunar podría provenir de tres fuentes principales: un origen autóctono, en el que el H2O se forma directamente en la Luna; los vientos solares, donde el hidrógeno del Sol reacciona con el oxígeno lunar para formar agua y, en tercer lugar, los impactos de cometas, donde los depósitos de agua provenientes de colisiones con cuerpos helados.
El nobel Harold Urey fue pionero en lanzar la teoría de que la Luna contenía agua, especialmente en las regiones polares permanentemente sombreadas. Cortesía: Robert Glasheen Collection, Mandeville Special Collections Library, UC San Diego
En la Tierra, las civilizaciones humanas han surgido históricamente cerca de fuentes de agua, y no sería diferente en el espacio. Comprender el origen de estas fuentes en la Luna proporcionará una guía crucial para determinar las mejores ubicaciones para establecer bases y hábitats.
Mediante un meticuloso proceso, los investigadores recolectaron moléculas de agua en forma gaseosa, que luego purificaron para aislar el oxígeno. Posteriormente, midieron tres isótopos distintos del oxígeno. Los isótopos, que varían en su número de neutrones y, por lo tanto, en su masa, son esenciales para rastrear el origen y la antigüedad de una sustancia.
Así como las huellas dactilares son únicas para los seres humanos, los cuerpos celestes, como cometas y el Sol, tienen firmas isotópicas que permiten a los científicos determinar el origen del agua.
Los análisis revelaron que la mayor parte del agua lunar proviene de la Luna misma o de impactos de cometas, lo que contradice la hipótesis popular de que los vientos solares desempeñaron un papel significativo.
“Lo fascinante de esta investigación es que utilizamos técnicas científicas avanzadas para confirmar lo que el sentido común ya sospechaba: gran parte del agua lunar está allí desde el principio, y ha sido complementada por impactos de cometas helados. El mecanismo más complejo, el agua derivada del viento solar, no parece haber contribuido de manera significativa.”
Aunque no era el foco principal del estudio, los investigadores también analizaron muestras de Marte. Si Artemis logra colonizar exitosamente la Luna, sería un paso clave hacia el objetivo final de habitar Marte. «Este tipo de trabajo es inédito y creemos que podría proporcionar a la NASA pistas valiosas sobre dónde buscar agua en la Luna —dice Mark Thiemens en un comunicado de la UC San Diego. Y añade—: el verdadero objetivo de Artemis es llegar a Marte. Nuestra investigación sugiere que probablemente haya tanta o más agua en Marte que en la Luna”.
Esta imagen, tomada por la Cámara Estéreo de Alta Resolución (HRSC) a bordo de la nave espacial Mars Express de la ESA, muestra un parche de hielo de agua en el suelo de un cráter sin nombre, cerca del polo norte marciano.
Para desentrañar el origen del agua lunar, Morgan Nunn Martínez, entonces estudiante de posgrado en UC San Diego, analizó pequeñas cantidades de rocas lunares recolectadas durante la misión Apolo 9 en 1969. Aunque extraer agua de una roca pueda parecer improbable, el equipo lo logró mediante un proceso de liberación térmica, calentando las muestras lunares a 50, 150 y 1.000 grados Celsius. Sorprendentemente, estas rocas resultaron ser más húmedas de lo esperado.
Las temperaturas más bajas liberaron moléculas de agua débilmente unidas a las rocas, mientras que a 1000 ºC se liberaron moléculas fuertemente incrustadas en la estructura de la roca.
No obstante, localizar el agua es solo el comienzo. Extraerla en cantidades suficientes para sustentar la vida requerirá avances tecnológicos significativos y más descubrimientos científicos. ▪️
Información facilitada por la Universidad de California en San Diego
Fuente: M. M. Thiemens, M. H .N. Martinez, M. H. Thiemens. Triple oxygen isotopes of lunar water unveil indigenous and cometary heritage. PNAS (2024). DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2321069121
